RT 커널 사용 (낮은 지연 시간)

이 블로그의 훌륭한 추종자이자 해설자 인 Miguel Mayol은 히 스파 소닉 RT 커널의 사용에 대해, 우리는 일부 부분에서 공개하고 확장하기로 결정했습니다. 롯 RT 커널 허용 최적의 성능 일부에서 특정 상황예를 들어, 오디오 편집 또는 가상 악기 사용.

멀티 태스킹 커널

대부분의 최신 운영 체제와 마찬가지로 Linux 커널은 멀티 태스킹입니다. 이것은 여러 프로그램이 동시에 실행되고 있음을 의미합니다.

실제로는 그렇지 않습니다. 당신이하는 일은 프로그램을 대기열에 넣고, 마이크로 프로세서가 일정 시간 동안 프로그램을 하나씩 실행하는 것입니다. 이것이 소진되면 마이크로 프로세서는 작업을 중단하고 작업을 중간에두고 다음 작업으로 넘어갑니다. 이 시간을 퀀텀 또는 타임 슬라이스라고하며 일정하지 않아도됩니다.

좋은 비유는 바의 요리사가 동시에 여러 가지 요리를 준비하는 것일 수 있습니다. 허리 샌드위치, 트리 프 샌드위치, 혼합 샐러드 ... 이제 빵을 깨고 팬을 켜고 가열하는 동안 양상추를 씻습니다.

양자가 충분히 작 으면 인간과 같은 느린 관찰자에게 주관적인 인상은 빠른 프로세서가 번갈아 작업을 실행하는 대신 각각의 프로세서를 느리게 처리한다는 것입니다 (동일한 주방의 여러 요리사가 각 작업을 천천히 수행 단일 플레이트).

작업 전환은 비용이 듭니다

멀티 태스킹은 무료가 아닙니다. 프로세서 오버 헤드를 수반합니다. 실제로 한 작업을 제거하고 다음 작업을로드하는 것은 추가 작업입니다. 이 작업을 '컨텍스트 전환'또는 '작업 전환'이라고합니다. 프로그램을 '슬라이스'로 잘라서 다른 프로그램으로 건너 뛰는 것보다 프로그램을 하나씩 완전히 실행하는 것이 CPU 측면에서 더 비용 효율적입니다. 그러나 시스템은 상호 작용을 잃게되며 여러 개의 창을 열 수 없으며 서버의 경우 여러 요청에 동시에 참석할 수 없습니다.

지연 시간 및 성능

우리 요리사가 새우 20kg의 껍질을 벗기고 올리브 20kg을 구워야한다고 가정 해 보겠습니다. 작업은 어떻게 계획됩니까?

극단적 인 경우에는 먼저 모든 새우를 껍질을 벗기고 맛이 섞이지 않도록 손을 씻은 다음 모든 올리브를 구 웠습니다. 다음과 같이 표현합니다.

GGGGGGGGGGGGGGGGGGGG…

반대 극단에서 그는 새우 껍질을 벗기고, 손을 씻고, 올리브를 뽑고, 손을 씻습니다. 새우, 올리브, 새우, 올리브 ... 우리는 이것을 다음과 같이 나타낼 것입니다.

GCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCACGCAC…

'C'는 상황 변화를 나타냅니다 : 손 씻기,기구 교체 ...

동시에 웨이터는 고객의 요청을 수집합니다 : "하나는 새우와 함께!"... "하나는 올리브와 함께!"... 그리고 그들을 부엌으로 옮깁니다.

첫 번째 경우 고객이 들어 와서 새우의 일부를 요청한다고 가정합니다. 문제 없습니다. 즉시 제공됩니다. 그러나 그가 올리브를 요구한다면? 웨이터는 새우가 모두 껍질을 벗길 때까지 그것을 제공 할 수 없었습니다. 이 경우 요청이있을 때부터 참석할 때까지 걸리는 시간 인 대기 시간이 매우 길어집니다.

두 번째 경우에는 고객이 무엇을 요청하든 짧은 시간에 사용할 수 있으며 두 경우 모두 거의 동일합니다. 대기 시간은 낮지 만 비용이 발생합니다. 컨텍스트 변경으로 인해 CPU가 지원 작업 대신 직접 생산적인 작업을 수행하는 시간의 일부로 이해되는 성능이 저하됩니다.

분명히이 경우 이상적인 솔루션은 배급의 크기와 요청의 통계적 분포에 따라 달라지는 중간 지점이 될 것입니다. 큐잉 이론은 이러한 상황을 연구하고 최적의 솔루션을 제공하는 수학 분야입니다.

보시다시피 지연 시간과 성능은 반대입니다. 이러한 이유로 rt 커널이 더 많은 성능을 제공한다고 말하는 것은 옳지 않습니다. 반대로 지연 시간을 줄이면 시스템 성능이 저하되므로 웹 또는 데이터베이스 서버와 같이 초고속 응답이 필요하지 않은 시스템에는 적합하지 않습니다.

반대로, 대기 시간이 짧은 커널은 산업 제어 시스템 또는 대화 형 멀티미디어 응용 프로그램과 같이 외부 자극에 대한 최대 응답 속도가 필요한 상황에서 이상적이며 빠른 반응을 보장하기 위해 기계의 힘의 일부를 희생하고 있음을 알고 있습니다. .

우선 순위

멀티 태스킹 시스템에서 흥미로운 옵션은 가장 중요한 것은 프로세서로부터 더 많은 시간을 받고 덜 중요한 것은 덜받는 방식으로 작업에 다른 우선 순위를 부여하는 것입니다. 일반 커널에서는 'nice'명령으로 수행됩니다. 우리 요리사가 올리브보다 새우를 더 많이 제공하기를 기대한다면, 물론 이전에 더 많은 시간을 할애하는 것이 좋습니다.

커널 RT (또는 낮은 지연 시간)

일반 커널의 문제는 작업을 어디에서든 중단 할 수 없다는 것입니다. 다른 작업으로 전환하기 위해 중지 할 수있는 특정 실행 지점에 도달 할 때까지 기다려야합니다. 이것은 우리가 대기 시간이라고 부르는 것을 소개합니다.

간단히 말해서 RT 커널은 일반 커널보다 더 많은 곳에서 인터럽트 작업을 허용합니다. 말하자면, 그들은 더 얇은 시간 조각을 할 수 있으므로 현재 작업이 더 빨리 제거되고 우선 순위 작업이 CPU에 더 빨리 액세스 할 수 있습니다. 따라서 지연 시간이 더 짧아집니다.

RT 커널을 사용하면 그 시간에 긴급하게 필요한 것이 올리브를 가능한 한 빨리 구부리는 것이면 반 껍질을 벗긴 새우를 남길 수 있지만 일반 커널에서는 새우 껍질을 다 벗겨야합니다.

슬라이스를 더 얇게 만드는 것 외에도 RT 커널은 훨씬 더 엄격한 우선 순위 시스템을 가지고 있습니다. 우선 순위 작업은 CPU를 제어하기 위해 무자비하게 서로 펀치 (선점)하여 필요에 따라 다른 프로그램을 느리게합니다. 귀하의 요구 사항을 충족하십시오.

RT 커널을 사용하는 것이 언제 중요합니까?

두 가지 경우 :

1) 매우 낮은 대기 시간, 즉 기계의 매우 빠른 반응이 필요할 때. 가장 명확한 예는 MIDI 키보드의 키를 누를 때 즉시 소리를 내야하는 가상 악기의 성능입니다.

2) 매우 엄격한 우선 순위가 필요할 때, 즉 우리의 높은 우선 순위 작업이 세상의 어떤 것에 의해 중단되지 않도록합니다 (CPU가 너무 과부하되어 100 % 사용률을 초과하는 치명적인 경우가 아닌 경우). 예를 들어, Ardor로 오디오 세션을 녹음하고 페이더 표시기가 위아래로 움직이는 것을보고 있습니다. 마이크에서 하드 디스크로의 사운드 전송이 중단되지 않는 한 페이더의 리프레시 프레임을 잃어도 상관 없습니다. RT 커널은 오디오 샘플이 하나도 손실되지 않는 한 필요한만큼 페이더 새로 고침 속도를 늦 춥니 다.

즉, 일반적으로 최신 non-RT 커널은 스케줄링 시스템과 우선 순위 관리를 크게 개선했습니다. CPU가 그 가능성의 한계 (예 : 50 % 미만)에 있지 않거나 때때로 사운드에 작은 마이크로 컷 (클릭)이 있다는 사실을 염두에 두지 않으면 (훨씬 두려운 xruns) 커널 보통은 완벽하게 수용 가능한 성능을 제공합니다.

어떤 지연 시간이 권장됩니까?

개인적으로 10ms 미만이면 괜찮습니다. 20ms부터는 이미 지연을 분명히 알기 시작했습니다. 더 까다로운 사람들이 있습니다.

설치

Ubuntu 및 파생 제품 :

sudo apt-get install linux-headers-lowlatency 설치
sudo apt-get 설치 linux-lowlatency
sudo update-grub

시작시 두 가지 옵션 (일반 커널과 낮은 지연 시간)이 있습니다.

아치 및 파생 상품 :

yaourt -S 리눅스 -rt
sudo update-grub

출처 : 히 스파 소닉